Immaġina driegħ robotiku li jgħawweġ u jdur, b'kull assi mgħammar b'motor, sensuri jew viżjoni tal-magna preċiżi ħafna, bħallikieku qed tilgħab sinfonija ta 'moviment. Iżda mingħajr "konduttur" biex tgħid lil kull komponent tas-sistema meta u kif iwettaq l-azzjonijiet rispettivi tagħha, id-driegħ jista 'jagħmel ħabtiet ħorox u ruttam metalliku.
F'artikoli preċedenti fis-serje ta 'kontroll f'ħin reali, ħarisna lejn l-istrumenti ta' kontroll f'ħin reali (RTC) użati għas-sensing, is-sewqan, u l-ipproċessar. Li tgħaqqadhom kollha teħtieġ "kmand": komunikazzjonijiet f'ħin reali. F'dan l-artikolu, nużaw l-industrija 4. 0 ibbażati fuq komunikazzjoni u kontroll f'ħin reali bħala punt tat-tluq għad-diskussjoni tagħna.
Fatturi li jmexxu l-iżvilupp ta 'dejta kbira fl-awtomazzjoni
L-operazzjonijiet tal-fabbrika mingħajr intervent uman saru popolari minħabba l-epidemija. Il-ġbir u d-distribuzzjoni xierqa ta 'dejta kbira (definita mid-Dizzjunarju ta' Oxford bħala settijiet ta 'dejta kbar ħafna li jistgħu jiġu analizzati b'mod komputazzjoni biex jiżvelaw xejriet, xejriet, u korrelazzjonijiet, speċjalment fir-rigward tal-imġieba u l-interazzjonijiet tal-bniedem) jistgħu jappoġġjaw tewmin diġitali, kejl, servizz iċċarġjar, u manutenzjoni ta 'tbassir. Pereżempju, li jkollok dejta kbira disponibbli tippermetti l-monitoraġġ tal-prestazzjoni ta 'armi robotiċi u kundizzjonijiet operattivi tas-sistema, kif ukoll rati ta' dejta, temperatura, umdità, vibrazzjoni, eċċ., Li twassal għall-iżvilupp ta 'mudelli li jistgħu jbassru prestazzjoni futura u kundizzjonijiet operattivi bbażati fuq AI li titgħallem tuża dejta kbira (tewmin diġitali). Biex tieħu vantaġġ sħiħ minn dawn il-benefiċċji, huwa meħtieġ li tgħaqqad it-teknoloġija tal-informazzjoni (IT) u t-teknoloġija tal-operazzjonijiet (OT) biex tkun tista 'tappoġġja l-Protokoll tal-Internet (IP) kif ukoll it-tarf tas-sistema RTC. Loġikament, din tissejjaħha u konverġenza OT.
Fl-Ethernet, is-saffi tan-netwerk u tat-trasport tal-mudell tal-interkonnessjoni tas-sistemi miftuħa (OSI) jappoġġjaw il-protokoll tal-kontroll / l-internet (TCP / IP), u għalhekk Ethernet huwa inerenti kapaċi jappoġġja IPv4 (u IPv6). Minbarra dan, l-abbiltà li tittrasferixxi l-ammont meħtieġ ta 'informazzjoni b'mod determinanti hija għaliex l-Ethernet industrijali qed isir standard ta' komunikazzjoni sostanzjali fl-oqsma konverġenti tal-awtomazzjoni industrijali. Fieldbuses tradizzjonali għadhom jintużaw biex jikkomunikaw ma 'apparati tat-tarf minħabba li l-infrastrutturi eżistenti tipikament jużaw protokolli b'żewġ wajers u ma jappoġġjawx TCP / IP indiġeni. Il-Figura 1 turi l-metodi ta 'komunikazzjoni attwali fl-awtomazzjoni industrijali.
Metodi ta 'komunikazzjoni kurrenti fl-awtomazzjoni industrijali
Il-mod kif jiġu implimentati l-komunikazzjonijiet industrijali beda jinbidel. Ethernet b'pair uniku (SPE) iżomm arkitetturi eżistenti tas-sistema b'żewġ wajers filwaqt li jappoġġja l-veloċitajiet aktar mgħaġġla u ħafna benefiċċji ta 'Ethernet industrijali. Dijanjostiċi avvanzati fuq il-post jappoġġjaw kemm monitoraġġ u operazzjoni distribwiti kif ukoll ċentralizzati. U, ovvjament, SPE jista 'jerġa' juża infrastrutturi eżistenti b'żewġ wajers mibnija minn diversi fieldbuses eżistenti, jissimplifikaw aġġornamenti mmexxija mill-konverġenza u jimminimizzaw l-ispejjeż.
Fehim aktar profond ta 'Ethernet
Filwaqt li Ethernet hija miftuħa u kullimkien f'applikazzjonijiet ta 'intrapriża, bħalissa mhix disponibbli għal applikazzjonijiet f'ħin reali minħabba li t-trasmissjoni ta' frejms Ethernet hija "l-aħjar sforz" u mhux ikkontrollata; Fi kwalunkwe każ, l-iżbalji huma tedjanti. Għal OT f'ħin reali, l-iżbalji jista 'jkollhom konsegwenzi serji u anke jkunu perikolużi, u s-sistemi RTC għandhom bżonn komunikazzjonijiet affidabbli bħala l- "konduttur" tas-sistema biex jiżgura li s-sistema topera kif maħsub, u b'hekk tevita falliment tal-prodott jew ħsara lis-sistema jew korriment lill-persunal. Minħabba li l-Ethernet huwa tipikament użat f'ambjenti ta 'intrapriża jew konsumatur, hemm ftit sfidi ambjentali. B'kuntrast, is-sistemi RTC ħafna drabi huma f'ambjenti ħarxa.
Il-ħtieġa għal imġieba ta 'robustezza, deterministika (eż., Affidabilità fuq meded ta' temperatura wiesgħa, f'ambjenti storbjużi u maħmuġin), u rati ta 'dejta ogħla xprunaw il-ħolqien ta' Ethernet industrijali. Industrijali Ethernet huwa deterministiku u robust, li jipprovdi wisa 'tal-banda addizzjonali u konnettività IP inerenti biex jużaw bis-sħiħ is-sistemi RTC.
Hawn ħarsa lejn il-karatteristiċi tal-ħin u kif japplikaw għas-saff fiżiku Ethernet (PHY).
Importanza tal-karatteristiċi tal-ħin
Hemm tliet karatteristiċi importanti ta 'żmien f'sistema RTC:
Latenza.F'dan il-kuntest, huwa importanti li jiġu kkunsidrati dewmien bħal dewmien ta 'propagazzjoni: it-tul ta' żmien minn meta d-dejta tidħol fis-sistema, is-subsistema, jew il-komponent tas-subsistema sakemm titlaq. Pereżempju, DP83826E 10Mbps tat-TI / 100Mbps Ethernet PHY għandu dewmien ta 'vjaġġ bir-ritorn ta' 208Ns. Latenza aktar baxxa tista 'tnaqqas il-ħin taċ-ċiklu jew iżżid in-numru ta' għoqiedi fuq ix-xarabank.
Determiniżmu.Ma jimpurtax kemm hi baxxa l-latenza jekk il-ħin tal-wasla jvarja ħafna kull darba li d-dejta tgħaddi mis-sistema. Din il-varjazzjoni fil-ħin tal-wasla hija magħrufa bħala determiniżmu. Jitter baxx ifisser determiniżmu tajjeb. Determiniżmu baxx ifisser li għandek bżonn tibni inqas marġni fis-sistema biex takkomoda l-latenza li tinbidel. Il-Figura 2 turi l-latenza (208ns) u d-determiniżmu (± 2ns) tad-DP83826E. Protokolli Ethernet f'ħin reali bħal EtherCAT jistgħu jieħdu vantaġġ mill-karatteristiċi ta 'latenza aktar baxxi u deterministiċi ta' Phys Ethernet.
Dewmien u ċ-ċertezza tiegħu
Sinkronizzazzjoni. Hemm ukoll vantaġġi biex torbot iż-żmien ta 'sistema sħiħa jew diversi sistemi kompluti flimkien. Sabiex timmassimizza l-effiċjenza u l-fluss filwaqt li tiżgura tħaddim sikur, subsistemi differenti jista 'jkollhom bżonn "jafu" eżattament meta subsistema oħra se twettaq operazzjoni. Protokolli Ethernet industrijali kollha jappoġġjaw xi tip ta 'sinkronizzazzjoni. Netwerking sensittiv għall-ħin (TSN) huwa eżempju ta 'sinkronizzazzjoni tal-ħin għal sistemi RTC. L-Istitut tal-Inġiniera Elettriċi u Elettroniċi (IEEE) 1588v2, Protokoll tal-Ħin ta 'Preċiżjoni (PTP), jgħin biex iżomm apparati multipli sinkronizzati ma' xulxin, u IEEE 802.1As, magħrufa wkoll bħala PTP ġeneralizzata (GPTP), tiffaċilita aktar is-sinkronizzazzjoni għal applikazzjonijiet sensittivi għall-ħin għall-ħin. bħal RTC.
Konklużjoni
L-iskjerament tal-RTC u l-komunikazzjonijiet ta 'suċċess huma l-pedament tal-industrija 4. 0. Iżda aktar milli sempliċement tippermetti l-industrija 4. 0, bi komunikazzjonijiet deterministiċi, sinkronizzati u ta 'latenza baxxa fiżika u protokolli Ethernet industrijali, l-istrumenti kollha jistgħu jingħaqdu flimkien biex jagħmlu mużika sabiħa.